(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210872627.0 (22)申请日 2022.07.21 (71)申请人 西安电子科技大 学 地址 710071 陕西省西安市雁塔区太白南 路2号 (72)发明人 王东旭　张逸群　段宝岩　李仙丽　 樊冠恒　李欣童　杜莹春　 (74)专利代理 机构 西安弘理专利事务所 61214 专利代理师 许志蛟 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 17/12(2006.01) G02B 27/00(2006.01) (54)发明名称 针对球面 光能收集计算的光机耦合方法 (57)摘要 本发明公开了一种针对球面光能收集计算 的光机耦合方法， 包括建立球面聚光的光机耦合 基础模型、 推导聚光模型结构变形的误差参数、 在光机耦合基础模型中加入聚光模型结构变形 误差参数、 使用积分方法计算加入误差的光机耦 合模型得到聚光器接收面的光分布结果。 采用该 方法使得计算得聚光效果直接与结构误差挂钩， 使得结果更加准确。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 115292994 A 2022.11.04 CN 115292994 A 1.针对球面 光能收集计算的光机耦合方法， 其特 征在于： 具体包括如下步骤： 步骤1， 建立球面聚光的光机耦合基础模型； 步骤2， 将步骤1建立的光机耦合基础模型转换为向量形式； 步骤3， 计算 光机耦合基础模型中F(φ)反射 光线角度函数； 步骤4， 计算反射 光线角度函数 F(φ)中的反射 光线nlr； 步骤5， 计算聚光模型中聚光反射 面或聚光接收面结构变形误差 δ； 步骤6， 将步骤5所 得的结构变形误差 δ加入光机耦合基础模型中； 步骤7， 使用积分法计算 步骤6所得的光机耦合基础模型中聚光接收面的光分布结果。 2.根据权利要求1所述的针对球面光 能收集计算的光机耦合方法， 其特征在于： 所述步 骤1的具体过程 为： 任取聚光反射面和聚光接收面上的两微元面dAc和dAr， p为dAr上一点， 则dAr接收的由dAc 反射的太阳光能量 为： 式中， F(φ)为反射光线角度 函数， θr为两微元面的连线与接收面上的微元面dAr的法向 量之间的夹角， θc表示两微元面之 间的连线与聚光反射面反射面上微元面dAc法向量之间的 夹角， r表示dAc与p点之间的距离 。 3.根据权利要求2所述的针对球面光 能收集计算的光机耦合方法， 其特征在于： 所述步 骤2的具体过程 为： 设聚光反射面上的微元面dAc的法向向量为nc， 接收面微元面dAr的法向向量为nr， dAc与 dAr之间指向 向量为r， 则光机耦合基础模型式(1)可转换为： 4.根据权利要求3所述的针对球面光 能收集计算的光机耦合方法， 其特征在于： 所述步 骤3的具体过程 为： 采用如下公式(3)计算反射角度函数 F(φ)： 其中， Gbn为口径面的入射光强， s为太阳张角。 φ为反射光线和dAc与dAr之间指向向量r 之间的夹角， 具体形式为 其中， nlr为反射光线。 5.根据权利要求4所述的针对球面光 能收集计算的光机耦合方法， 其特征在于： 所述步 骤4的具体过程 为： 球面反射光线nlr由法线nc和入射光线nli求得， 法线nc为反射点与球心的连线， 入射光 线为垂直口径面入射， 则求得反射 光线nlr为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115292994 A 2nlr＝2(nc'·nli')·nc'‑nli'  (5)； 其中nc'， nli'为nc， nli的单位向量。 6.根据权利要求5所述的针对球面光 能收集计算的光机耦合方法， 其特征在于： 所述步 骤5的具体过程为： 结构变形误差δ包括随机误差δ1和系统误差δ2， 则结构变形误差为δ＝δ1+ δ2。 7.根据权利要求6所述的针对球面光 能收集计算的光机耦合方法， 其特征在于： 所述步 骤6的具体过程 为： 在光机耦合模型中加入结构误差参数δ， 假设聚光反射面及聚光接收面分别存在误差 δc、 δr， 然后对整个光机耦合基础模型进行修 正， 修正后的公式为： 其中， nc δ＝nc+δc， nr δ＝nr+δr， rδ＝r+δr‑δc， nli δ＝nli‑δc。 nlr δ＝2(nc δ'·nli δ')·nc δ'‑nli δ'  (7)； 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115292994 A 3